本文件规定了氢系统的类别、氢系统的危险因素及其风险控制的基本要求。 本文件适用于氢的制取、储存、输送和应用系统的设计和使用。

ICS27.010
CCS F19
中华人民共和国国家标准
GB/T29729—2022
代替GB/T29729—2013
氢系统安全的基本要求
Essential requirements for the safety of hydrogen systems2022-12-30发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-04-01实施
规范性引用文件
术语和定义
氢系统的类别
制氢系统
储氢系统
输氢系统
用氢系统
氢的基本特性
热物理性质
燃烧特性
氢系统的危险因素
泄漏和渗漏
与燃烧有关的危险因素
与压力有关的危险因素
与温度有关的危险因素
氢腐蚀和氢脆
生理危害
风险控制
基本原则
设计风险控制
氢设施要求
检测要求
火灾和爆炸风险控制·
操作要求
突发事件
附录A（资料性）
典型制氢系统
水电解制氢系统
A.2天然气蒸汽转化制氢系统
A.3甲醇转化制氢系统
煤气化制氢系统
风能和太阳能水电解制氢系统
附录B（资料性）
氢的性质
常态氢和仲氢的物理和热物理性质目
氢气与其他常见气体的热物理性质比较次
GB/T29729—2022
GB/T29729—2022
B.3液氢与其他液化气体的热物理性质比较..附录C（资料性）氢的燃烧特性
氢的燃烧特性
氢气与其他常见燃料的燃烧特性比较·附录D（资料性）
氢环境常用金属材料和非金属材料…·D.1
金属材料
非金属材料
参考文献
GB/T29729—2022
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件代替GB/T29729—2013《氢系统安全的基本要求》，与GB/T29729—2013相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：增加了氢分压、固定式氢气储存容器、液氢增压泵、浆氢、正氢、仲氢、常态氢、液氢、加氢合建站的术语和定义（见3.3～3.11）；更改了氢系统类别中制氢系统、储氢系统和输氢系统的相关规定（见4.1～4.3，2013年版的4.1~4.3）；
增加了氢系统类别中用氢系统的相关规定（见4.4）：一增加了氢气火焰探测要求（见6.2.3）；更改了固态储氢有关的危险因素的相关规定（见6.3.4、6.3.5，2013年版的6.5）；增加了与温度有关的危险因素的相关规定（见6.4.3～6.4.5)；一增加了氢室息的有关规定（见6.6.3）；增加了风险控制的基本原则中关于点火源、检测报警装置的相关规定[见7.1e)和f)]；增加了氢系统设计的基本要求中关于安全完整性评价的相关规定见7.2.1d）：更改了材料氢相容性试验和氢环境常用材料的相关规定（见7.2.2.5，2013年版的7.2.2.5）；一更改了氢气储存容器、液氢储存容器、固态储氢容器、泵和压缩机、液氢和浆氢管道、安全泄放装置、阀门和过滤器风险控制的相关规定（见7.2.3.1~7.2.3.5、7.2.4.3.3、7.2.5.1、7.2.5.2、7.5.2.4，2013年版的7.2.3.1~7.2.3.5、7.2.4.3.3、7.2.5.1、7.2.5.2、7.5.2.4)；增加了阻火器的相关要求（见7.2.5.6）；更改了通风要求、放空和火炬的相关规定（见7.3.2.4、7.3.4，2013年版的7.3.2.4、7.3.4）；更改了氢泄漏检测报警仪的相关规定（见7.4.1,2013年版的7.4.1)；更改了防止氢/氧的意外混合和杜绝点火源的相关规定（见7.5.1、7.5.2.1，2013年版的7.5.1、7.5,2.1)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国氢能标准化技术委员会（SAC/TC309）提出并归口。本文件起草单位：浙江大学、中国标准化研究院、北京海德利森科技有限公司、佛山绿色发展创新研究院、佛山市南海区华南氢安全促进中心、同济大学、潍柴动力股份有限公司、正星氢电科技郑州有限公司、张家港氢云新能源研究院有限公司、电力规划总院有限公司、广东能源集团科学技术研究院有限公司、北京京能科技有限公司、中氢绿源（广东科技有限公司、中国节能协会。本文件主要起草人：郑津洋、杨燕梅、韩武林、尚娟、鲍威、徐平、陈立新、张睿明、李海龙、张存满、杜利锋、张邦强、周亮、王朝、饶睦敏、张超、刘玉龙、章超、李明昕、王德新、潘凤文、董江波、柴博。本文件于2013年首次发布，本次为第一次修订。1范围
氢系统安全的基本要求
GB/T29729—2022
本文件规定了氢系统的类别、氢的基本特性、氢系统的危险因素及其风险控制的基本要求。本文件适用于氢的制取、储存、输送和应用系统的设计和使用。规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T150（所有部分）压力容器
GB2894安全标志及其使用导则
GB4962氢气使用安全技术规程
GB/T5099（所有部分）钢质无缝气瓶GB5908石油储罐阻火器
GB12014
防护服装防静电服
GB12358
作业场所环境气体检测报警仪
通用技术要求
GB/T13347石油气体管道阻火器
GB16808
可燃气体报警控制器
GB/T19773
GB/T19774
GB21148
变压吸附提纯氢系统技术要求
水电解制氢系统技术要求
足部防护安全鞋
GB/T24499
GB/T33292
GB/T33145
氢气、氢能与氢能系统术语
燃料电池备用电源用金属氢化物储氢系统大容积钢质无缝气瓶
GB/T34542.2
GB/T34542.3
GB/T34544
GB/T35544
GB50058
GB50156
GB50177
GB50217
GB50275
GB50516
JB4732
氢气储存输送系统
第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法氢气储存输送系统
第3部分：金属材料氢脆敏感度试验方法小型燃料电池车用低压储氢装置安全试验方法车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶爆炸危险环境电力装置设计规范汽车加油加气加氢站技术标准
氢气站设计规范
电力工程电缆设计标准
风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范加氢站技术规范
钢制压力容器—分析设计标准
NB/T10354
NB/T10558
SH/T3413
长管拖车
压力容器涂敷与运输包装
石油化工石油气管道阻火器选用、检验及验收标准1
GB/T29729—2022
3术语和定义
GB/T24499、GB50156、GB50516界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
氢系统hydrogensystem
氢的制取、储存、输送或应用系统。3.2
固态储氢hydrogenstorageinsolidstate以固态物质形式与氢进行化学反应或物理吸附的储氢方式。3.3
氢分压hydrogenpartialpressure氢气在同一温度下单独占有混合气体的体积时所具有的压强。3.4
固定式氢气储存容器
stationaryhydrogenstoragecontainer固定安装、用于储存氢气的压力容器，配有必要的安全装置、压力和温度检测与显示仪器等。3.5
液氢增压泵
liquidhydrogenboosterpump
对液氢进行增压的单级或多级增压泵3.6
浆氢slushhydrogen
将液氢进一步冷却后获得的液氢与固氢的混合物，温度介于三相点（13.8K）和熔点（14K)之间。3.7
正氢orthohydrogen
氢分子的一种同质异构体，分子中原子核的自旋方向是相同的（平行）。［来源：GB/T24499—2009，2.12］参见图1。
图1正氢
氢分子的一种同质异构体，分子中原子核的自旋方向是相反的（逆平行）。［来源：GB/T24499—2009,2.13］参见图2。
图2仲氢
常态氢normalhydrogen
室温下或高于室温时，正氢与仲氢比例为75%和25%的平衡氢。注：也称为标准氢或正常氢。
液氢liquidhydrogen
以液态形式存在的氢。
注：液氢是一种无色、透明的低温液体。［来源GB/T24499—2009，2.18，有修改］3.11
占combinedfuellingstation
加氢合建站
加油加氢合建站、加气加氢合建站、加油加气加氢合建站的统称。［来源：GB50156—20212.1.16]4氢系统的类别
制氢系统
GB/T29729—2022
制氢系统主要包括煤制氢系统、天然气制氢系统、醇类转化制氢系统、副产气提纯回收制氢系统、水电解制氢系统、氨制氢系统、生物质制氢系统、核能制氢系统、太阳能热化学制氢系统、太阳能光解水制氢系统等，典型制氢系统参见附录A。4.2储氢系统wwW.bzxz.Net
储氢系统主要包括气态氢储存系统、液态氢储存系统及固态氢储存系统。4.3
输氢系统
输氢系统主要包括气态氢输送系统、液态氢输送系统及固态氢输送系统。4.4
用氢系统
用氢系统主要包括氢在工业、交通、能源、建筑等领域的应用系统。5氢的基本特性
热物理性质
5.1.1氢的相对原子质量为1.008，氢气在标准状态（273.15K、101.325kPa）下的密度为0.0899kg/m。常态氢和仲氢的热物理性质参见附录B中的表B.1，氢气与其他常见气体的热物理性质比较参见表B.2。5.1.2液氢在标准沸点下的密度为70.78kg/m2，标准沸点下常态氢转化为仲氢的转化热为527.14kl/kg。液氢与其他液化气体的热物理性质比较参见表B35.2
燃烧特性
5.2.1氢气在常温常压空气中的可燃极限为4%~75%（体积分数）。氢的燃烧特性参见附录C中的表C.1，氢气与其他常见燃料的燃烧特性比较参见表C.2。5.2.2氢气在常温常压空气中的爆轰极限在可燃极限范围内，爆轰速度为1480m/s~2150m/s。GB/T29729—2022
注：爆轰极限是指易燃易爆气体、蒸汽或粉尘在空气/氧气中形成可引发爆轰的爆炸气体混合物的浓度范围，6氢系统的危险因素
6.1泄漏和渗漏
6.1.1氢气易通过多孔材料、装配面或密封面泄漏。氢气泄漏后将迅速扩散，导致可燃、可爆区域不断扩大，且扩散过程肉眼不可见。影响氢气泄漏扩散的主要因素包括泄漏位置、环境温度、环境风速、环境风向和障碍物
6.1.2液氢和浆氢系统发生泄漏后，液氢将迅速蒸发扩散，形成可见的可爆雾团，并可能导致系统形成负压而使周围空气进入系统凝结成固体颗粒，可能堵塞系统的管道、阀门等部件。6.1.3氢易渗人某些非金属材料内而引起氢渗漏。若液氢系统发生氢渗漏，可能导致氢损耗或真空绝热层破坏。
6.2与燃烧有关的危险因素
6.2.1泄漏的氢气易引起燃烧或爆炸。氢燃烧可能造成氢系统材料性能劣化，并可能导致氢系统因内部温度和压力急剧升高而超压失效。6.2.2氢气爆燃可能导致燃烧区域的迅速扩天和密闭空间压力的迅速升高。氢气爆轰产生的高速爆轰波可能对燃烧区域外的环境产生巨大冲击，并伴随有高温气体的迅速传播。6.2.3氢气火焰不易察觉，应使用紫外探测器或紫/红外复合多波段探测器探测。6.3与压力有关的危险因素
6.3.1氢气系统失效可能导致高压氢气储存能量迅速释放，形成冲击波，破坏周围设施。6.3.2液氢和浆氢系统漏热将引起热分层和氢蒸发，导致系统内的氢体积急剧增大，若泄压装置动作不及时，可能导致系统超压失效。注：热分层是指重力方向上由于温度不同引起流体密度差异，导致冷流体处于下方，热流体处于上方的流体分层现象。
6.3.3浆氢中的固体氢颗粒易积聚沉淀而堵塞浆氢系统的管道、阀门等部件。6.3.4固态储氢系统超温时系统中的氢气压力可能急剧上升，导致承压容器超压失效。6.3.5固态储氢容器在使用过程中，氢化物粉末可能由于振动或氢气流推动形成粉体局部堆积，并产生应力集中。
6.4与温度有关的危险因素
6.4.1氢液化过程温度急剧下降，可能导致材料收缩。氢系统材料收缩程度不同，可能导致系统结构变形不协调，从而造成结构中应力增大或密封面泄漏。6.4.2液氢和浆氢系统的低温环境可能导致材料韧性下降，增加材料的裂纹敏感性。液氢和浆氢系统的温度低于材料的韧脆转变温度时，材料将由韧性状态转变为脆性状态。6.4.3高压氢气瓶快速充装氢气时，瓶内温度会升高，可能导致气瓶承载能力下降或泄漏。6.4.4液氢和浆氢系统中混入空气等凝固点高于液氢温度的气体，会形成固体颗粒，积累后有可能堵塞系统的管道、阀门等部件。固体氧颗粒还有可能造成系统爆炸着火。6.4.5当温度接近临界温度时，液氢有可能突然沸腾导致储存容器内压力迅速升高。6.5氢腐蚀和氢脆
6.5.1钢在高温高压氢环境中服役一定时间后，氢可能与钢中的碳反应生成甲烷，造成钢脱碳和微裂4
纹的形成，导致钢性能不可逆地劣化。温度越高、氢分压越大，钢的氢腐蚀越严重。GB/T29729—2022
6.5.2金属吸收内部氢或外部氢后，局部氢浓度达到饱和时，将引起塑性下降、诱发裂纹或延迟断裂。氢分压越大、强度越高、应变速率越小，金属的氢脆往往越严重。6.6生理危害
6.6.1人体皮肤直接接触低温氢气、液氢或浆氢易导致冻伤，低温氢气、液氢或浆氢的管路、设备绝热失效或未做绝热时，人体皮肤直接接触也有低温冻伤的风险；直接接触高温且肉眼不可见的氢火焰易导致高温灼伤。
6.6.2氢燃烧产生的大量紫外线辐射易损伤人体皮肤，氢火灾引起的次生火灾会产生浓烟或其他有害燃烧产物，危害人体健康。
6.6.3氢气无色、无臭、无味、无毒，空气中高浓度氢气易造成缺氧，可能使人室息。风险控制
基本原则
氢系统应遵循以下基本原则：
在满足需求的前提下，控制储存和操作中氢的使用量：b)
制定相应操作程序；
减少处于危险环境中的人员数量，并缩短暴露时间；避免氢/空气（氧气）混合物在密闭空间积聚；设置氢气和火焰等检测报警装置；确保氢系统的爆炸危险区域内无明火源：确定氢系统的爆炸危险区域，爆炸危险区域的等级定义应符合GB50058的规定；确保氢系统的爆炸危险区域内无其他杂物，通道畅通。设计风险控制
基本要求
氢系统设计应满足以下基本要求失效-安全设计：
设置安全泄放装置、阻火器等安全附件；1）
设置单容错或双容错。
自动安全控制：
远程实时监测系统的安全状态；1）
自动控制压力、流速等运行参数；2）
检测到氢泄漏或火焰时，设备能自动采取相应的安全措施，包括关闭截止阀、开启通风装置、关停设备等。
氢系统出现异常、故障或失灵时，报警装置能及时报警。宜作安全完整性评价。
合理选材
氢系统选材应评估以下因素：
与氢的相容性；
GB/T29729—2022
一与相邻材料的相容性；
一与使用环境的相容性；
毒性；
一失效模式；
一可加工性；
经济性。
7.2.2.2氢系统用金属材料应满足强度要求，并具有良好的塑性、韧性和可制造性。用于低温工况时还应有良好的低温韧性，且其韧脆转变温度应低于系统的工作温度。7.2.2.3氢系统用非金属材料应有良好的抗氢渗透性能。7.2.2.4
氢系统中与氢直接接触的材料，应与氢具有良好的相容性。金属材料与氢气环境相容性试验应符合GB/T34542.2规定的要求，氢脆敏感度试验应符合GB/T34542.3规定的要求。5氢系统宜选用含碳量低或加入强碳化物形成元素的钢7.2.2.5
措施：
氢环境常用金属材料和非金属材料参见附录D。为降低金属材料的氢脆敏感性，应采取以下将材料硬度和强度控制在适当的水平；b)
降低残余应力；
避免或减少材料冷塑性变形：
避免承受交变载荷的部件发生疲劳破坏；使用奥氏体不锈钢、铝合金、塑料等氢脆敏感性低的材料7.2.3设备
氢气储存容器
7.2.3.1.1
设计氢气储存容器时，应充分考虑在正常工作状态下大气环境温度条件对容器壳体温度的影响，其最低设计温度不应高于历年来月平均最低气温的最低值。7.2.3.1.2氢气储存容器的支承和基础应为非燃烧体并确保牢固，容器的接地要求应符合GB50177规定的要求。
7.2.3.1.3固定式氢气储存容器、氢气长管拖车及其零部件的涂敷与运输包装应符合NB/T10558规定的要求和图样的技术要求。
7.2.3.1.4固定式氢气储存容器的材料、设计、制造、使用管理等应符合GB/T150（所有部分）、JB4732等规定的要求。加氢站氢气储存容器还应符合GB50516、GB50156等规定的要求。7.2.3.1.5固定式氢气储存容器应设有压力和温度测量仪表、安全泄放装置、氢气泄漏报警装置、氮气吹扫置换接口等附件，应记录容器操作参数，7.2.3.1.6固定式氢气储存容器宜设有氢气放空管，底部最低点宜设有排污口。7.2.3.1.7氢气长管拖车的材料、设计、制造、使用管理等应符合GB50156、GB50516、NB/T10354等规定的要求。
7.2.3.1.8氢气长管拖车应按GB2894的规定设置安全标志。7.2.3.1.9氢气长管拖车的汇流总管应设有压力表和温度表。每只钢瓶均应装配安全泄放装置。拖车上应配备灭火器材。
7.2.3.1.10氢气瓶的设计、制造、检验与试验等应符合GB/T5099（所有部分）、GB/T33145等规定的要求。车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶应符合GB/T35544规定的要求。7.2.3.1.11氢气储气瓶组的气瓶、管路、阀门和其他附件应可靠固定，且管路、阀门和其他附件应设有防止碰撞损坏的防护设施。
液氢储存容器
GB/T29729—2022
液氢储存容器应设有绝热效果良好的绝热系统，其内容器和真空夹层均应设有安全泄放装7.2.3.2.1
置，泄放量设计应评估液氢迅速相变导致的超压危险。7.2.3.2.2液氢储存容器的支承和基础应为绝热非燃烧体并确保牢固。7.2.3.2.3液氢储存容器的放空管应设在容器顶部，并宜控制排放氢气的速度，以防发生火灾和爆炸等事故。
7.2.3.2.4
液氢储存容器出液管宜从内容器底部引出，并应在其液氢管路上设置切断阀。7.2.3.2.5固定式液氢储存容器、移动式液氢储存容器及其零部件的涂敷与运输包装应符合NB/T10558规定的要求和图样的技术要求。
7.2.3.2.6液氢压力容器额定充满率不应大于内容器几何容积的90%。7.2.3.2.7
液氢压力容器应分别在控制室与现场设置压力和液位测量仪表。7.2.3.3
浆氢储存容器
浆氢储存容器除应符合7.2.3.2中的相关规定外，还应符合以下要求：a)
防止污染物进入容器，并及时处理容器内的固体氢颗粒积聚物：b)
及时补给或浓缩浆氢，确保容器中固态氢的质量分数满足要求。7.2.3.4
固态储氢容器
固态储氢容器的技术要求、试验与检测、标志、包装等应符合GB/T34544、GB/T33292等规7.2.3.4.1
定的要求。
7.2.3.4.2
固态储氢容器除应符合7.2.3.1.4、7.2.3.1.5的相关规定外，还应符合以下要求：防止固态填充物在使用过程中局部堆积；a)
单管或列管的管端均设置过滤精度与固态储氢物质粒度相匹配的过滤器。b)
7.2.3.4.3依储氢容量大小和固态储氢材料热效应高低，固态储氢容器宜设有热交换结构。7.2.3.5
泵和压缩机
7.2.3.5.1
氢气压缩机的选型、数量，应根据进气压力、排气压力、氢气纯度和用氢量或使用特性确定。7.2.3.5.2氢气灌装用压缩机的型号、排气量，应根据灌装台或充装容器的规格和数量、充装时间、进气压力和排气压力确定。
7.2.3.5.3液氢增压泵的选型、数量，应根据进液压力、排液压力和用氢量或使用特性确定。7.2.3.5.4氢气压缩机和液氢增压泵的涉氢部件在使用条件下应具有良好的氢相容性，7.2.3.5.5输送氢气用压缩机前宜设置氢气罐，后应设置氢气缓冲罐。7.2.3.5.6数台氢气压缩机并联从同一氢气管道吸气时，应采取措施确保吸气侧氢气为正压。7.2.3.5.7氢气压缩机和液氢增压泵的安装和验收应符合GB50275以及设计制造标准和技术说明书规定的要求，
7.2.3.5.8氢气压缩机安全保护装置的设置，应符合GB50156、GB50516等规定的要求。7.2.4管道
基本要求
7.2.4.1.1氢气、液氢和浆氢管道应符合以下基本要求：a)
选用符合国家标准或行业标准规定，且满足工作压力、工作温度要求的无缝管：7
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